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Vermischtes

Aktuelle Entwicklungen in der Regenwasserbehandlung

Verkehrsflächenabflüsse tragen wesentlich zum Stoffeintrag in Gewässer bei. Eine entsprechende Behandlung ist daher für den Gewässerschutz enorm wichtig. Von den 5.281 Mio. m³ Abwasser, die jährlich in Nordrhein-Westfalen anfallen und in Gewässer eingeleitet werden, stammen 777 Mio. m³/a aus Trennsystemen, 262 Mio. m³/a aus der Regenwasserentlastung der Trennsysteme mit Vorbehandlung und 731 Mio. m²/a von überwiegend außerörtlichen Straßenabflüssen[1]. Für Regenwasserabflüsse von überwiegend außerörtlichen Straßen und Regenwasserentlastungen aus Trennsystemen sind diese Quellen in Bezug auf die Gewässereinleitungen in Nordrhein-Westfalen für ca. 46 % der Gesamtphosphorfracht, 74 % der Gesamtkupferfracht und 86 % der Gesamtzinkfracht ursächlich. Eine Studie im Auftrag des Umweltbundesamtes[2] liefert vergleichbare Aussagen zur Bedeutung der Verkehrsflächenabflüsse an den Gesamtfrachten für Kupfer, Zink und Blei in Deutschland.

Rechtliche Rahmenbedingungen

Die Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL)[3] und das Wasserhaushaltsgesetz (WHG)[4] regeln grundlegende Rahmenbedingungen der Niederschlagswasserbehandlung. Der EuGH hat in seinem Urteil vom 01.07.2015 (Az. C-461/13) entschieden, dass die wasserrechtlichen Bewirtschaftungsziele des Art. 4 Abs. 1 EG-WRRL (sogenanntes Verschlechterungsverbot und Verbesserungsgebot), umgesetzt für oberirdische Gewässer durch § 27 WHG, striktes Recht sind und nicht nur Vorgaben für die Abwägung im Rahmen von Maßnahmen- und Bewirtschaftungsplänen enthalten. Gleiches gilt aufgrund des Beschlusses des BVerwG vom 25.04.2018 (Az. 9 A 16.16) für das Grundwasser. In den jeweiligen Landeswassergesetzen stehen weitere Grundlagen für die Planung und den Betrieb von Niederschlagswasserbehandlungsanlagen. Darüber hinaus können spezielle Anforderungen in Erlassen festgelegt werden. So sind in Nordrhein-Westfalen weitere Anforderungen z. B. im Runderlass des Ministeriums für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz vom 26.05.2004[5], dem „Trennerlass“, geregelt.

Möglichkeiten der Niederschlagswasserbehandlung

Die verschiedenen Systeme unterscheiden sich u. a. hinsichtlich des Behandlungsortes. Zentrale Niederschlagswasserbehandlung vor Einleitung in den Vorfluter ist die klassische Form, bei der ganze Entwässerungsgebiete behandelt werden. Unabhängig vom Verschmutzungsgrad werden behandlungsbedürftige und nicht behandlungsbedürftige Niederschlagswasserabflüsse gemeinsam abgeleitet und über das Kanalnetz zu einer zentralen Niederschlagswasserbehandlungsanlage geführt. Dort werden Regenklärbecken mit Dauerstau (RKBmD), Regenklärbecken ohne Dauerstau (RKBoD), Regenfilterbecken oder (Retentions-) Bodenfilter (RBF) für die Abwasserbehandlung eingesetzt.

Dezentrale und semizentrale Niederschlagswasserbehandlung im Trennsystem.

Dezentrale und semizentrale Niederschlagswasserbehandlung im Trennsystem. (Sweco GmbH)

Semi- und dezentrale Niederschlagswasserbehandlung wird immer öfter bei heterogener Belastung der Niederschlagswasserabflüsse angewendet. Unter dezentraler Behandlung wird meist die Niederschlagswasserbehandlung eines kleineren Bereichs mit einer befestigten Anschlussfläche von bis ca. 1.000 m² verstanden. Behandlungsbedürftige und nicht behandlungsbedürftige Niederschlagswasser vermischen sich dabei nicht und werden direkt am Ort des Anfalls behandelt.

Übersicht der verschiedenen Behandlungsmethoden.

Übersicht der verschiedenen Behandlungsmethoden. (Sweco GmbH)

Semizentrale Niederschlagswasserbehandlung wird angewendet, wenn mehrere Straßenabläufe leitungsgebunden an ein System angeschlossen werden können. Die Behandlung findet innerhalb des Kanalnetzes statt, vor Vermischung mit wenig belastetem Niederschlagswasser. Diese Form zeichnet sich durch ein größeres Behandlungsvolumen der Anlagen und dadurch eine potenziell größere anschließbare Fläche (bis über 10.000 m2) aus.

Mittlerweile gibt es zahlreiche semi- und dezentrale Lösungen zur Niederschlagswasserbehandlung von Verkehrsflächenabflüssen. Dazu gehören Flächenbeläge, Rinnensysteme, Schachtsysteme sowie Straßenablaufsysteme, die je nach Funktionsweise für die Einleitung des behandelten Verkehrsflächenabflusses in ein Oberflächengewässer bzw. in das Boden-/ Grundwassersystem geeignet sind. Zuletzt werden außerdem zusätzliche Anforderungen an die Retention gestellt, wodurch sich langfristig auch das Stadtklima verbessert.

Besondere Anforderungen für Verkehrsflächenabflüsse

Unter dem Begriff Verkehrsflächenabflüsse werden niederschlagsbedingte Abflüsse von befestigten Flächen mit diversen Nutzungen zusammengefasst (z. B. Geh- und Radwege, Brücken, Parkplätze, Anliegerstraßen und Autobahnen). Die stoffliche Belastung ist hier hinsichtlich Höhe und Art der auftretenden Stoffe sehr unterschiedlich.

Faktoren, die zu erhöhten Einträgen von Schwermetallen führen können, sind:

  • Erhöhter Feststoffeintrag:
    • Baustellenbereiche
    • Bodenerosion
    • Feinpartikeleintrag nach Auftausalzanwendung
    • Hintergrundbelastung (Gewerbe und Industrie mit Staubemissionen)
    • Vegetation (Blüten, Laub, Pollen)
  • Erhöhter Schwermetalleintrag:
    • Auftausalze
    • Bremsabrieb
    • Korrosionsprodukte
    • Leitplanken
    • Reifenabrieb (erhöht bei Bremsen, Beschleunigen, Lenken
    • Straßenbeleuchtungen
    • Verkehrsschilder
  • “Hot Spots”:
    • Brücken
    • Fehlende Straßenreinigung
    • Kreisverkehre
    • Kreuzungen
    • Parkplatzeinfahrten/ -ausfahrten
    • Stellen mit besonderer Einfassung des Straßenkörpers (z.B. Lärmschutzwände)
    • Stop-and-go-Bereiche
    • Wertstoffhöfe

An Stellen mit erhöhten Schwermetalleinträgen müssen aus Sicht des Gewässerschutzes meist dezentrale Systeme mit Filtern verwendet werden. Denn diese Schwermetalle liegen zum Teil als gelöste Verbindungen vor und können nur über weitergehende Behandlungsmechanismen, die in einen Filter integriert werden, zurückgehalten werden. Wichtig ist dabei, dass die Standzeit eines Filters zum einen durch ein hydraulisches Betriebsversagen, d. h. einer Kolmation des Filters, limitiert sein kann. Zum anderen kann der stoffliche Rückhalt reduziert werden, wobei der Rückhalt der Schadstoffe aufgrund erhöhter Ablaufkonzentrationen nicht mehr den Anforderungen des Gewässerschutzes entspricht und der Filter rechtzeitig ausgetauscht werden muss.

Erhöhte Anforderungen an die dezentrale und semizentrale Regenwasserbehandlung durch Baustellenbereich und hoher Verkehrsstärke mit häufigem Stop-and-go.

Erhöhte Anforderungen an die dezentrale und semizentrale Regenwasserbehandlung durch Baustellenbereich und hoher Verkehrsstärke mit häufigem Stop-and-go. (Sweco GmbH)

Erhöhte Anforderungen an die dezentrale und semizentrale Regenwasserbehandlung durch verzinkte Schutzplanken, sowie Laub- und Polleneintrag

Erhöhte Anforderungen an die dezentrale und semizentrale Regenwasserbehandlung durch verzinkte Schutzplanken, sowie Laub- und Polleneintrag (Sweco GmbH)

 

Beispiele für Einzugsgebiete mit höheren Anforderungen an dezentrale Anlagen sind in Bild 3 (Standort mit erhöhter Kolmationsgefahr) und in Bild 4 (Einzugsgebiet mit erhöhten Schwermetallfrachten und kurzzeitig erhöhten Feststoffeinträgen) dargestellt. Dennoch können an solchen Stellen semi- oder dezentrale Systeme zur Niederschlagswasserbehandlung von Verkehrsflächenabflüssen Vorteile in der Stadtentwässerung bieten. Durch die gezielte Behandlung von verschmutzten Teilflächen, sogenannten „Hot Spots“, können Kosten reduziert werden.

Was muss bei der Planung dezentraler Anlagen beachtet werden?

Allgemeine Empfehlungen sind schwierig, da dezentrale Systeme nur vor dem Hintergrund ihrer Einzugsgebiete bewertet werden können. Lage und Größe der Flächen müssen detailliert bestimmt werden. Außerdem sind die technischen Voraussetzungen in der Kommune wichtig, denn Reinigung und Wartung der Anlagen sind unterschiedlich durchzuführen. Daher müssen die Folgekosten je nach Anlagentyp berücksichtigt werden.

Wichtig ist auch die Höhe der zu behandelnden Regenspende. Bei der Einleitung in Oberflächengewässer beträgt die zu behandelnde Regenspende im Regelfall 15 l/(s*ha), sodass bei stärkeren Regenereignissen ein Abschlag des Abflusses erfolgt. Dieser Bypass kann durch ein vorgeschaltetes Trennbauwerk oder innerhalb des Baukörpers der Anlage erfolgen, wobei die Funktionsweise der Anlage nicht beeinträchtigt werden darf. Dahingegen ist bei Einleitung in das Boden-/ Grundwassersystem im Regelfall eine Vollstrombehandlung zu planen.

Kosten für Betrieb und Wartung der Anlagen spielen ebenfalls eine Rolle. Werden mehrere baugleiche Anlagen betrieben, kann z. B. mittels kostengünstiger Drucksonde mit Datenlogger eine Betriebsüberwachung der Hydraulik an einem repräsentativen Standort durchgeführt werden. So können die Intervalle zur Wartung und Reinigung der Anlage, ggf. auch für den Filteraustausch, ortsspezifisch ermittelt und angepasst werden.

Was bringt die Zukunft?

In Nordrhein-Westfalen hat sich in den über zehn Jahren Genehmigungspraxis des Trennerlasses bereits ein Paradigmenwechsel vollzogen. RKBmD haben an Bedeutung verloren, da RKBoD die höheren Anforderungen besser erfüllen. Dezentrale und semizentrale Behandlungsanlagen übertreffen die Wirkungsgrade zentraler Systeme meist und sind daher besonders für die Behandlung von „Hot Spots“ geeignet.

Neue Anforderungen an die Einleitung von verschmutzten Niederschlagsabflüssen in Oberflächengewässer stellt auch das im Gelbdruck befindliche Arbeitsblatt DWA-A 102[6]. Derzeit wird außerdem das neue Merkblatt DWA-M 179 erarbeitet, das die Regeln der Technik definieren sowie Empfehlungen für Planung und Betrieb von dezentralen Anlagen zur Niederschlagswasserbehandlung beinhalten wird. Weiterhin wird von der Bund-Länder-Arbeitsgruppe „Anforderungen an Niederschlagswasser” der Anhang „Niederschlagswasser” zur Abwasserverordnung ausgearbeitet.

Zukünftig werden häufiger verschiedene Behandlungsverfahren nebeneinander eingesetzt. In stärker belasteten Bereichen und „Hot Spots“ ist vermehrt von einer semi- und dezentralen Behandlung auszugehen. Gebiete mit homogener Belastung sind weiterhin klassische Anwendungsgebiete für eine zentrale Niederschlagswasserbehandlung. Wichtig ist, dass die Planungen an den jeweiligen Standort angepasst werden, um möglichst effizienten Gewässerschutz zu gewährleisten.

Quellen:

[1] Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen: Entwicklung und Stand der Abwasserbeseitigung in Nordrhein-Westfalen. 17. Aufl. 2014.

[2] Hillenbrand, T., Toussaint, D., Böhm, E., Fuchs, S., Scherer, U., Rudolphi, A., Hoffmann, M., Kereißig, J., Kotz, C.: Einträge von Kupfer, Zink und Blei in Gewässer und Böden – Analyse der Emissionspfade und möglicher Emissionsminderungsmaßnahmen. Forschungsbericht 202 242 20/02, UBA-Texte 19/05, Umweltbundesamt, Dessau, S. 1–329.

[3] Richtlinie 2000/60/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 23. Oktober 2000 zur Schaffung eines Ordnungsrahmens für Maßnahmen der Gemeinschaft im Bereich der Wasserpolitik.

[4] Wasserhaushaltsgesetz vom 31. Juli 2009 (BGBl. I S. 2585), zuletzt durch Artikel 2 des Gesetzes vom 4. Dezember 2018 (BGBl. I S. 2254) geändert.

[5] Anforderungen an die Niederschlagsentwässerung im Trennverfahren, RdErl. d. Ministeriums für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen, -IV-9 031 001 2104-, vom 26.05.2004.

[6] DWA-A 102 (Entwurf): Grundsätze zur Bewirtschaftung und Behandlung von Regenwetterabflüssen zur Einleitung in Oberflächengewässer. DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V., Hennef, 2016, ISBN 978-3-88721-383-1.

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